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Termodinâmica.
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Sistema termodinâmico

Sistema termodinâmico

Um sistema termodinâmico é uma parte do espaço material, separada do resto do universo termodinâmico (ou seja, do ambiente externo) por meio de uma superfície (ou aresta) de controle real ou imaginária, rígida ou deformável.

Um sistema termodinâmico pode ser a sede de transformações internas e trocas de matéria e / ou energia com o ambiente externo (ou seja, tudo o que é externo ao sistema que interage com ele).

Classificação de sistemas termodinâmicos

Dentro da termodinâmica, existem três tipos principais de sistemas termodinâmicos: abertos, fechados e isolados. Em particular:

  • Sistema termodinâmico aberto. Diz-se que um sistema está aberto se permite um fluxo com o ambiente externo, de massa e energia (através do calor e / ou trabalho e / ou outras formas de energia), até o seu limite; Um exemplo de sistema aberto é um lago cheio de água, no qual a água pode entrar ou sair da piscina e pode ser aquecida por um sistema de resfriamento e aquecimento por vento.
  • Sistema termodinâmico fechado. Em termodinâmica, diz-se fechado se permitir um fluxo de energia com o ambiente externo, através de sua fronteira (por meio de calor e / ou trabalho e / ou outra forma de energia), mas não de massa; Um exemplo é um cilindro mantido fechado por uma válvula, que pode aquecer ou esfriar, mas não perde massa (enquanto o mesmo cilindro se comporta como um sistema aberto se abrirmos a válvula).
  • Sistema adiabático. Um sistema é adiabático quando não troca calor com o meio ambiente.
  • Sistema termodinâmico isolado. Diz-se que um sistema é isolado se não permitir um fluxo de energia ou massa com o ambiente externo.

Cada um desses sistemas ainda pode ser esquematizado devido à sua complexidade interna. A possibilidade de subdividir em subsistemas menores. Dessa forma, obteremos que um sistema aberto, adiabático aberto, fechado, adiabático e isolado possa ser:

  • Sistema termodinâmico simples: um sistema é simples se for limitado por um limite, dentro do qual não existem outras paredes.
  • Sistema termodinâmico composto: um sistema é composto se for delimitado por um limite, dentro do qual existem outras paredes.

Descrição microscópica e macroscópica do sistema termodinâmico

Um sistema termodinâmico pode ser visto do ponto de vista macroscópico e microscópico.

Características de uma descrição macroscópica de um sistema simples:

  • Nenhuma suposição é feita sobre a estrutura do sistema.
  • As quantidades necessárias para descrevê-lo são pequenas: pressão, volume, temperatura, quantidade de gás.
  • Eles são perceptíveis pelos nossos sentidos.
  • Existe a equação de estado do gás ideal, que é particularmente simples e versátil; Além disso, outras equações de transformação facilitam o cálculo das energias e da massa trocada.

Características de uma descrição de um ecossistema

É uma descrição mais complicada, tratada em nível macroscópico; mas normalmente as transformações não são ideais e a abordagem requer uma preparação básica mais ampla.

  • Temos que fazer inúmeras suposições sobre a estrutura do sistema, que é composto de diferentes substâncias em diferentes fases.
  • As quantidades estão em grandes quantidades.
  • Às vezes, as causas e os efeitos do atrito escapam da percepção.
  • Eles consistem em muitos elementos de interação, às vezes de maneira complexa.
  • Às vezes, é necessária a competência matemática de lidar com números muito grandes.

Características da descrição molecular de um sistema

  • É uma descrição mais complicada, a abordagem requer uma preparação básica mais ampla, geralmente requer bases de termodinâmica estatística.
  • É necessário fazer inúmeras suposições sobre a estrutura do sistema, que consiste em diferentes substâncias em diferentes fases.
  • As quantidades estão em grandes quantidades.
  • Às vezes, as causas e os efeitos do atrito escapam da percepção.
  • Eles são compostos de muitos elementos que interagem de forma independente.
  • Às vezes, é necessária competência matemática para lidar com números muito grandes ou melhor, conceitos abstratos.

Às vezes, esse nível é chamado de microscópico, mas os átomos não são visíveis ao microscópio; Além disso, o princípio da incerteza de Heisenberg é quase sempre importante no nível molecular.

Sistema simples: para descrever um gás ideal no cilindro macroscopicamente, é suficiente levar em consideração a pressão, a temperatura, a quantidade de gás e o volume.

Sistema Molecular: Para descrever um sistema molecular, é necessário considerar as moléculas e átomos e descrever matematicamente todas as posições que eles assumem como mudança de pressão, volume e temperatura, levando em consideração o princípio da incerteza, que faz o comportamento do sistema e seus componentes elementares.

Superfície de controle

A superfície de controle (mais comumente chamada de limite ou parede) é a entidade, material ou puramente geométrica, que separa o sistema do ambiente externo; Um exemplo de parede de material é a superfície de um cilindro (geralmente ferro fundido), enquanto um exemplo de parede geométrica é a superfície de contato entre ar e água em um copo (ou mesmo entre água e vidro).

Classificação de uma área de controle

A parede de um sistema termodinâmico pode ser classificada por três parâmetros essenciais: permeabilidade, rigidez e térmica.

Dependendo de sua impermeabilidade, a parede pode ser impermeável que não permita um fluxo de matéria) ou porosa que permita um fluxo de matéria, mesmo seletivamente (como o nome indica).

Dependendo da rigidez, a parede pode ser rígida (não permite alterações de volume, portanto funciona) ou móvel (permite variações de volume, portanto, trabalhe)

Dependendo da temperatura, a parede pode ser uma parede adiabática (não permite troca de calor) ou parede diatérmica (permite troca de calor).

Classificação de acordo com seus sistemas termodinâmicos. Os sistemas termodinâmicos mencionados acima nada mais são do que uma combinação dessas propriedades:

  • Sistema aberto: parede porosa, móvel e diatérmica
  • Sistema adiabático aberto: parede porosa, móvel e adiabática
  • Sistema fechado: parede impermeável, móvel e diatérmica
  • Sistema adiabático fechado: parede impermeável, móvel e adiabático
  • Sistema isolado: parede impermeável, rígida e adiabática.
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    Última revisão: 14 de janeiro de 2020